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浅谈光纤未来的发展趋势

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ucomxu 发表于 2021-7-11 14:24:46 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
  摘要:发展迅速的各种新型电信业务对通信网的带宽和容量提出了更高的要求,也带来了很大的压力,许多光纤网络容量的使用率达到了70%—80%,再某些严重的情况下,某些路由上连备用容量也已经耗尽。因此,采用新技术对现有通信网进行扩容改造已势在必行。有的甚至已有了商用化的产品。
  一、向超高速系统发展
  从过去20多年的电信发展史来看,光纤通信发展始终在按照电的时分复用(TDM)方式进行,商用系统的速率以从45Mbps 增加到10Gbps,其速率在20年时间里增加了200多倍。目前,ETDM技术已经非常成熟了。10Gbps 系统已大批量装备网络。不少电信公司实验室已开发出40Gbps 的系统。160Gbps 速率的ETDM(Electric time-division multiplexing,电时分复用)和 640Gbps的OTDM(Opticaltime-division multiplexing,光时分复用)的传输实验已获成功,前者已在新一代的低色散斜率真波光纤上传了200km,但距实用化尚有距离。而OTDM技术被认为是一个长远的网络技术,它的一些特点使之在许多方面具有不可比拟的优势。OTDM是一种利用时隙传送信息的技术,其结构与ETDM技术类似,所不同的是ETDM的复用和解复用是在电域内进行,OTDM的复用和解复用都是在光域内完成的,从而克服了ETDM存在的“电子瓶颈"问题。“电子瓶颈"来源于数字集成电路的限制、E/O和O/E转换中由于驱动激光器或调制器的高功率和低噪声线性放大器的速度限制以及激光器和调制器带宽的限制。
  二、向超大容量超长距离波分复用系统的发展
  WDM方式可利用已敷设的光纤,使单根光纤的传输容量在高速率的基础上成Ⅳ倍地增加。既不需要敷设新的光缆线路,也不必废弃原有光传输设备,还可建立新传输方式的光传输网,能迅速解决通信网络传输能力不足的问题,达到系统扩容的目的。
WDM方式利用了光子传输不占空间的特点,即在光纤上可同时传输多个不同波长的光载波,而在光纤上可能应用的光波长范围可划分成若干个波段,每个波段用作一个独立的通道来传输一种预定波长的光信号,从而大大地增加光纤上传输的信息容量。WDM实质上是在光纤上进行光频分复用,只是因为光波通常采用波长而不用频率来描述、监测与控制,在波分复用技术高度发展,每个光载波可用的频段极窄、光源发光频率极大精确的前提下,或许用光频分复用
(OFDM)来描述更恰当些。目前广泛应用的光纤低损耗窗口为1310nm和
1550nm,1310nm窗口低损耗区约从1260nm~1360nm,共100nm;而 1550低损耗区约从1480nm~1580nm,共100nm。两个工作区约200nm 低损耗区可用,这相当于30THz带宽资源。若波长间隔为5nm,则可复用约40个载波。
  三、传送节点的发展―融合的多业务节点
  除了光传输链路的发展,光传送节点的发展也呈现了新的发展趋势,即融合的多业务节点。已有人将传送节点与各种业务节点融合在一起,构成具有更大融合程度,业务层和传送层一体化的下一代网络节点,即所谓one box解决方案。例如,可以将ATM交换机、IP边缘路由器、数字环路载波系统、分插复用器(ADM)、数字交叉连接器(DXC)节点、波分复用(WDM)设备乃至最终将光分插复用器/光交叉连接器(OADM/OXC)光传送节点结合在一个物理实体,统一控制和管理,减少了大量独立的业务节点和传送节点设备,大大简化了节点结构和减少了设备安装开通时间和业务提供时间,降低了节点设备网络的成本,节省了大量机房空间和连接电缆以及设备功耗。
  四、城域网 WDM技术的发展
  随着技术的进展和业务的发展,WDM技术正从长途传输领域想城域网领域扩展,当然,这种扩展不是直截了当的,需要针对城域网的特定环境进行改造。适用于城域网的WDM系统称为城域网WDM系统,其主要特点和要求可以归纳如下:
首先,低成本是城域网WDM系统最重要的特点,特别是按每波长计其成本必须明显低于长途网用的WDM系统。幸运的是由于城域网范围传输距离通常不超过100km,因而长途网必须用的外调制器和光放大器可以不必使用。由于没有光放大器,也就不需任何形式的通路均衡,从而减少了分波器和合波器的复杂性,也不会遭受与光放大器有关的非线性损伤。最后,由于没有光放大器,波长数的增加和扩展也不再受光放大器频带的限制,可以容许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光源、合波器、分波器和其它元件,降低了整个系统的成本。
应用城域网 WDM系统容许网络运营者提供透明的以波长为基础的业务。这样用户可以灵活地传送任何格式的信号而不必受限于SDH的结构和格式。特别是对于应用在城域网边缘的系统,直接与用户接口,需要能灵活快速地支持各种速率和信号格式的业务,因而要求其光接口可以自动接收和适应从10Mbps到2.5Gbps范围的所有信号。
  五、实现光传送联网
  普通的点到点波分复用通信系统尽管有着巨大的传输容量,但只提供了原始的传输带宽,需要有灵活的节点才能实现高效的灵活组网能力。然而现有的电DXC系统十分复杂,其系统开发和改进的速度要慢于网络传输链路容量的增长速度。于是,业界的注意力开始转向光节点,即光分插复用器(OADM)和光交叉连接器(OXC),靠光层面上的波长连接来解决节点的容量扩展问题,即能直接在光路上对不同波长的信号实现上下和交叉连接功能。
目前具有固定波长上下的OADM已经商用,具有软件可配置的OADM也将商用,而 oXC尚处于试验阶段,主要问题是尚未有性价比好、容量可扩展、稳定可靠的光交换矩阵,核心是光开关。目前看来,微电机开关(MEMS)最有前途。美国朗讯公司采用MEMS技术实现了256x256的全光交叉连接器,称为波长路由器,可节约25%的运行费用和99%的能耗。
  综上所述,光传送联网已经成为继SDH电联网之后的又一次新的光通信发展高潮。其初步标准化工作已基本完成,市场正开始启动。建设一个最大透明的、高度灵活的、超大容量的国家骨干光网络不仅可以为未来的国家信息基础设施奠定一个坚实的物理基础,而且也对我国的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义。
转载:浅谈光纤未来的发展趋势 - 百度文库 (baidu.com)









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